Serwery plików NAS

Testy wydajnościowe

opublikowano przez Piotr Romański w dniu 2018-09-18

Testy wydajnościowe serwera RackStation RS1219+ przeprowadziliśmy przy wykorzystaniu benchmarków ATTO Disk Benchmark, CrystalDiskMark oraz kopiując pliki z serwera i na serwer, przy użyciu Eksploratora Windows (SMB). Dodatkowo sprawdziliśmy wydajność urządzenia pod kątem operacji wejścia/wyjścia. Procedura kopiowania obejmowała próby przeprowadzone trzykrotnie:

  • kopiowanie na serwer i pobieranie z serwera jednego pliku o wielkości 2 GB
  • kopiowanie na serwer i pobieranie z serwera 1000 plików o wielkości 2 MB każdy
  • kopiowanie na serwer i pobieranie z serwera 10000 plików o wielkości 2 KB każdy

Platformą sprzętową do testów wykorzystania protokołów SMB, iSCSI był serwer Lenovo serii x3750 M4 z adapterami sieciowymi Intel X540-T2. NAS i serwer testowy zostały podłączone do przełącznika sieciowego Netgear XSM4348S. W teście wykorzystaliśmy nośniki SATA 3,5" WD Red o pojemności 1 TB oraz nośniki SSD Kingston SUV500 240GB.

Kopiowanie plików - protokół SMB

Kopiowanie danych z wykorzystaniem protokołu CIFS/SMB przeprowadziliśmy dla macierzy RAID1, RAID10 oraz SHR a także folderu szyfrowanego. Testy zostały przeprowadzone zarówno dla EXT4 jak i BTRFS. Dodatkowo weryfikowaliśmy czy wykorzystanie technologii SSD Cache i dysków SSD poprawi szybkość odczytu/zapisu.

 

Kopiowanie dużego pliku (2 GB)
Protokół SMB [MB/s]

 

Typ macierzy Upload EXT4
Download EXT4
Upload BTRFS
Download BTRFS
RAID 1 HDD  110
 111
 113
 113
RAID 1 HDD + SSD Cache  110
 112
 113
 113

RAID 1 SSD

 112
 113
 113
 113
RAID 1 HDD folder szyfr. 92
110
109
 109
RAID1 HDD + SSD Cache folder szyfr.  101
 112
 112
 112
RAID 1 SSD folder szyfr  107
 112
 112
 112
RAID 10 HDD  111
 112
 112
 113
RAID 10 HDD + SSD Cache  112
 112
 113
 113
RAID 10 SSD  112
 113
 113
 113
SHR HDD  109
 112
 112
 113
SHR HDD + SSD Cache  110
 112
 112
 113
SHR SSD  112
 112
 113
 113

Kopiowanie małych plików (1000x2 MB)
Protokół SMB [MB/s]

Typ macierzy Upload EXT4
Download EXT4
Upload BTRFS
Download BTRFS
RAID 1 HDD 84
99
86
99
RAID 1 HDD + SSD Cache 85
99
86
99

RAID 1 SSD

85
99
86
99
RAID 1 HDD folder szyfr. 59
62
52
63
RAID1 HDD + SSD Cache folder szyfr. 60
92
54
93
RAID 1 SSD folder szyfr 68
94
65
95
RAID 10 HDD 84
94
84
88
RAID 10 HDD + SSD Cache 84
94
85
88
RAID 10 SSD 86
95
87
94
SHR HDD 84
98
85
99
SHR HDD + SSD Cache 85
98
85
99
SHR SSD 85
98
86
99

Kopiowanie małych plików (10000x2 KB)
Protokół SMB [MB/s]

Typ macierzy Upload EXT4
Download EXT4
Upload BTRFS
Download BTRFS
RAID 1 HDD 0,47
0,65
0,45
0,62
RAID 1 HDD + SSD Cache 0,48
0,65
0,45
0,63

RAID 1 SSD

0,49
0,66
0,46
0,64
RAID 1 HDD folder szyfr. 0,21
0,53
0,21
0,53
RAID1 HDD + SSD Cache folder szyfr. 0,22
0,53
0,22
0,58
RAID 1 SSD folder szyfr 0,22
0,56
0,22
0,59
RAID 10 HDD 0,47
0,61
0,43
0,6
RAID 10 HDD + SSD Cache 0,47
0,61
0,43
0,61
RAID 10 SSD 0,48
0,62
0,43
0,62
SHR HDD 0,45
0,65
0,53
0,63
SHR HDD + SSD Cache 0,45
0,65
0,43
0,64
SHR SSD 0,46
0,65
0,43
0,64

Maksymalna wydajność sieciowa - odczyt z NAS i zapis na NAS

Protokół SMB i iSCSI [MB/s]

Zaskakująco dobrze wygląda maksymalna wydajność sieciowa. Dla wszystkich typów macierzy uzyskiwaliśmy zbliżone wyniki 112-113 MB/s. Dotyczy to zarówno wolumenów z systemem plików EXT4 jak i BTRFS. Jedynie w przypadku folderu szyfrowanego i macierzy RAID 10 szybkość odczytu spadała do 111 MB/s a zapisu do 109 MB/s. O ile nie widać różnic w szybkości kopiowania danych o tyle w przypadku operacji wejścia/wyjścia widać znaczące różnice w zależności od typu macierzy i zastosowanych formatów plików i dysków.

IOPS - odczyt z NAS i zapis na NAS - sieć 1 GbE

Test pomiaru wartości IOPS dla dwóch protokołów przeprowadziliśmy z użyciem następujących parametrów testowych diskpsd:

  • czas testu: 120 sekund
  • blok danych: 4 KB
  • liczba wątków: 8
  • wielkość pliku: 4 GB
  • oddzielny test dla odczytu: 100% read
  • oddzielny test dla zapisu: 100% write

Z uwagi na skumulowaną ilość danych wartości IOPS przedstawimy na wykresach. Test został przeprowadzony dla macierzy RAID1, 0, 5, 10 oraz macierzy RAID 1 z folderem szyfrowanym. Na każdym z typów macierzy przeprowadziliśmy oddzielny test dla systemu plików EXT4 oraz BTRFS. Oczywiście zweryfikowaliśmy również wpływ technologii SSD Cache i zastosowanie nośników SSD na wzrost wartości IOPS.

W przypadku gdy stosujemy klasyczne nośniki HDD i porównamy wartości IOPS z macierzami z pamięcią podręczną SSD i dyskami SSD widać wyraźnie różnice w liczbie operacji wejścia/wyjścia. Dla przykładu macierz RAID 0 HDD w systemie plików EXT4, protokole iSCSI w odczycie to 386 IOPS, po zastosowaniu SSD Cache wartość wzrasta do 13392 a stosując nośniki SDD mamy niemal dwukrotny wzrost w stosunku do SSD Cache. Zgodnie z informacjami producenta w przypadku użycia systemu plików BTRFS w porównaniu z EXT4 musimy liczyć się ze spadkiem wydajności. Jednak różnice nie są bardzo duże a niektórych przypadkach BTRFS jest wydajniejszy od EXT4.

Kliknij na grafikę aby powiększyć

Kliknij na grafikę aby powiększyć

Wydajność LACP w sieci 1 GbE

    Wydajność połączenia czterech interfejsów sieciowych sprawdziliśmy tworząc LAG 802.3ad z użyciem przełącznika Netgear M4100. Do kopiowania użyliśmy 4 komputerów, które transmitowały dane w tym samym czasie. Macierz RAID została skonfigurowana z 4 dysków SSD w trybie RAID 0. Producent deklaruje, że w trybie sekwencyjnym wydajność w kierunku pobieranie wynosi 451,15 MB/s zaś odczyt 437,61. Udało nam się osiągnąć troszkę niższe wyniki, jednak odnosząc je do ogólnej wydajności NAS-a różnice można uznać za pomijalne.

      PC1 [MB/s] PC2 [MB/s] PC3 [MB/s] PC4 [MB/s] Suma [MB/s]
    Pobieranie z NAS 112,1 110,8 104,7 111,2 438,8
    Wysyłanie na NAS 110,5 102,2 101,8 108,4 422,9

    Test – protokół SMB i iSCSI ATTO Disk Benchmark i CrystalDiskMark

    Ponieważ wyniki testów benchmarków dla wszystkich macierzy wyglądają podobnie prezentujemy tylko kilka rezultatów testów w ramach porównania.

    RAID0, HDD, EXT i BTRFS, protokół SMB

    RAID0, SSD, EXT i BTRFS, protokół SMB

    RAID0, HDD, EXT i BTRFS, protokół iSCSI

    RAID0, SSD, EXT i BTRFS, protokół iSCSI

    RAID0, HDD, EXT i BTRFS, protokół SMB

    RAID0, SSD, EXT i BTRFS, protokół SMB

    RAID0, HDD, EXT i BTRFS, protokół iSCSI

    RAID0, SSD, EXT i BTRFS, protokół iSCSI